第三章 研究設計
第五節 研究的信度與效度
本研究採用質性研究，而質性研究關注的是「社會事實的建構過程」及「人 們在不同、特有的文化社會脈絡下的經驗與解釋」，無法用客觀分類計量、普遍 法則尋求，因此評斷質性研究的準則，絕非量化研究典範中的信度與效度規則，
而是另有評斷方式（胡幼慧，1998）。
質性研究之信度（reliability）和效度(validity)問題是評鑑研究品質的依據之 一，因此，促進研究之可信性和有效性，是任何研究意圖達成的目標(吳
芝儀、李奉儒譯，1995)。
為提升本研究的信度及效度，本研究採用三角校正法，從各種不同面向去收 集研究主題的質性資料，以提供本研究較完整的資料，避免因為研究者的主觀意 識偏頗而造成研究結果的不客觀，達到研究的客觀及公正的成果。以下由「資料 三角測定」、「研究者三角測定」、「理論的三角測定」三方面，茲分別說明如 後：
(一) 資料三角校正
研究者先將受試者的晤談書面資料進行分析、歸納及分類，並與指導教授討 論該研究結果，接著與研究所的同儕進行對話討論，統籌歸納三位的想法及討論 結果，希望以開放多元的觀點看待學生的想法，使本研究的分析結果能更加客觀 公正。
(三) 理論三角校正
本研究考量科學解釋能力、解釋融貫性、POE策略等相關理論，蒐集相關文 獻，以多重觀點來分析探究學生在POE活動中的真正想法。
第四章 研究結果與討論
本研究以半結構式晤談的方式訪談29位國中二年級學生，研究者希望以晤談 之結果了解國中二年級學生的科學解釋能力和解釋類型，以及從晤談之結果發現 解釋融貫性的特徵。本章分成四節：第一節探討國中二年級學生在POE實驗「預 測」階段理由之分析；第二節探討國中二年級學生在POE實驗「解釋」階段理由 之分析；第三節探討國中二年級學生解釋之類型；第四節探討國中二年級學生之 解釋融貫性的特徵。
第一節 POE實驗「預測」階段理由之分析
一、POE實驗「預測」結果正確與否之分析
本研究以晤談的方式針對29位國中二年級學生進行五個POE實驗活動，以下 將學生在POE實驗預測階段的正確與否的人數整理如表4-1-1。
表4-1-1 國中二年級學生在POE實驗「預測」階段結果正確與否表
對象 實驗一 實驗二 實驗三 實驗四 實驗五 正確題數
S01 × ○ × ○ ○ 3
S02 × ○ ○ ○ ○ 4
S03 × ○ ○ × ○ 3
S04 ○ ○ × ○ ○ 4
S05 × ○ ○ × ○ 3
S06 ○ ○ × ○ ○ 4
S07 ○ × × ○ ○ 3
S08 ○ ○ × ○ ○ 4
S09 ○ ○ × × ○ 3
S10 × ○ ○ × ○ 3
S11 × ○ × ○ ○ 3
S12 ○ ○ ○ ○ ○ 5
S13 ○ ○ ○ × ○ 4
S14 ○ × ○ × ○ 3
S18 ○ ○ × × ○ 3
POE實驗一之實驗設計為將地球放置於基座中間部分，雙手放開地球之後，
由表4-1-2可以發現，有18名學生(62％)於實驗一能正確預測實驗的結果，而 有11位學生(38％)預測錯誤。茲將學生於實驗一「預測」階段所提出的理由，分 為「預測正確所依據的理由」與「預測錯誤所依據的理由」分成兩部分進行分析，
如下所示：
1、 預測正確所依據的理由：
由表4-1-2顯示，有13名學生（45％）提到磁力的概念，在這13名同學中又分 成四個類型，第一類型為上下基座皆有磁力排斥地球，此類型有4位學生；第二 類型為上下基座皆有磁力吸引地球，此類型有2位學生；第三種類型為上基座有 磁力吸引地球，此類型有4位學生；第四種類型僅提到磁鐵而已，並未詳細敘述 地球飄浮的原因，此類型有3位學生。另有3名學生完全沒有提到磁力的概念，歸 類為其他。僅有1名學生(3％)能同時提出地心引力及重力的概念，完全符合該實 驗的科學解釋，顯示國二學生對於實驗過程的說明有待加強。茲列舉訪談內容如 下所示：
S07：因為地心引力讓地球往下掉，而基座上面的磁力吸住地球。
（1）磁力
此13位學生均提到磁力對於地球會飄浮於空中的影響，但是解釋缺乏完整 性，因為均並未提及地心引力對地球的影響。茲列舉訪談內容如下所示：
【第一類型：上下基座皆有磁力排斥地球】
S21：上基座跟下基座的磁力會排斥地球，讓地球飄在中間。
S06：可能是磁力吧
…
因為上部跟下部磁力都跟地球排斥，所以地球 就會浮起來。【第二類型：上下基座皆有磁力吸引地球】
S18
：因為上、下都有磁力會吸地球。S23：因為地球上面都是磁鐵，這個上面跟下面就會兩邊會把他吸在 一起。
【第三種類型：上基座有磁力吸引地球】
S1
5：好吧，因為有磁鐵。……我覺得它（上基座）是磁鐵的吧，然後地球北極是磁鐵，所以會吸附它（地球）。……因為磁鐵正負 相吸。
【第四種類型：僅提到磁鐵】
S08：我覺得會浮起來，因為這裝置看起來就像會浮起來的感覺。…
…因為有這個跟這個東西。（指上下基座）……就像磁鐵的構 造吧，磁鐵同極相斥異極相吸的特性。
S09：應該有磁鐵吧。
（2）其他
這3位學生中有2位學生都很直覺的認為此地球會漂浮起來，但是卻無法解釋 地球會漂浮起來的原因，且很直接回答是直覺。最後一位學生，認為地球是受到 上基座及下基座的引力吸引，但是不了解這引力是屬於哪種力量。茲列舉訪談內 容如下所示：
S16：……地球漂浮在中間。……因為有引力，上下都有引力。…
…
上面跟下面都吸住地球。2、預測錯誤所依據的理由：
依據表4-1-2，我們發現有6名學生認為有地心引力的影響，使得地球掉落。
而有2名同學提到了磁力的概念，但是這2名學生認為，地球並沒有受到磁力的影 響，所以會掉落。雖然這8名學生已經提出某些科學語彙來進行解釋，但是仍無 法針對此實驗作完整的科學解釋。另有2名學生，認為地球掉落是因為無法卡在 上下基座中間的部分，其所持的理由分別為如下所示：
（二）實驗二：
％)預測錯誤，其中所持的理由為「直覺」的學生人數最多，佔預測錯誤學生人 數的一半。茲將學生於實驗二「預測」階段所提出的理由，分為「預測正確所依 據的理由」與「預測錯誤所依據的理由」分成兩部分進行分析，如下所示：
1、 預測正確所依據的理由：
（1）以「磁力及重力」為理由
在學生預測正確的理由當中，依據的理由為「因為躲避球沒有磁鐵，不會受 磁力吸引，加上本身受地心引力影響而掉落」的人數有2人，顯示這兩個學生能 對此實驗提出完整且合適的理由，符合該實驗的科學解釋。節錄其訪談內容如下：
S02：因為他沒有磁鐵，加上地心引力把他引落。
S05：因為躲避球本身只受到地心引力，如果只有磁鐵單邊去 吸的話是不會吸，所以本身不是磁石就不會跟另一個磁 石相吸。
（2）以磁力為理由
在預測正確理由中有15位學生（52％）的理由是以「磁力」為理由，學生大 都發現到躲避球與地球的結構上的差異，也就是躲避球內部並沒有磁鐵，但是並 沒有以重力來解釋躲避球會掉落這現象，顯示學生未能針對實驗情境作完整的解 釋。節錄訪談內容如下：
S13：因為裡面沒有磁力。……這顆球裡面沒有磁鐵。
S18：因為剛剛那個地球上下都有磁鐵，但是躲避球沒有。
所發現的科學現象，此現象也可見於本研究其他的實驗活動。節錄其訪談內容如 下：
S11：因為跟躲避球的重量有關係。
另有一名學生所依據的理由為「躲避球比較重」，其想法中含有「重力」的 概念也存在著「力平衡」的概念，但是該生沒有為該理由做更進一步的解釋。節 錄其訪談內容如下：
S25：因為他比較重。
（4）其他
有1位學生（3%）依「直覺」的方式猜測躲避球會掉落，且回答的反應時間 很短，研究者嘗試等待較長的時間，希望他能仔細思考後再做解釋，但該名學生 的想法內容還是直覺認為會掉落。
2、 預測錯誤所依據的理由：
依據表4-1-3的資料顯示，有6名學生（21％）預測錯誤，其中有2名學生用到 磁力吸引躲避球的理由來解釋，此2名學生沒有考量到躲避球內部並沒有磁鐵，
因此無法與上基座的電磁鐵互相吸引。有4名學生以直覺的理由認為躲避球不會 掉落，會像實驗一的結果一樣，躲避球會漂浮起來；我們發現，學生的判斷會受 到先前類似的實驗情境之結果所影響，其中有一名學生的解釋理由為「同樣都是 球」，所以都會漂浮起來，此名學生的解釋理由也是屬於直覺的反應，且將他所 觀察到的現象變成他的判斷準則。節錄其訪談內容如下：
S2
3：躲避球會浮起來，因為一樣都是球阿。（三）實驗三：
POE實驗三之實驗設計為將書本放置於基座上部與地球之間的空隙，讓學生 猜測地球會掉落嗎？接著讓學生解釋原因。
POE實驗三之正確科學解釋為：「因為磁力屬於一種超距力，所以地球與基
這些學生中有14名學生用磁力的概念來解釋此現象，但是這14名學生中只有8名 學生能正確解釋此現象，其中有3位學生能夠以「磁力可以穿透書本不會受到書 本的影響」的理由提出說明，符合正確的科學解釋；而有14位學生（48％）預測 錯誤，其中所持的理由為「書本會阻隔磁力」的學生人數有11位，佔預測錯誤學 生人數的大多數。茲將學生於實驗三「預測」階段所提出的理由，分為「預測正 確所依據的理由」與「預測錯誤所依據的理由」分成兩部分進行分析，如下所示：
1、 預測正確所依據的理由：
（1）以「磁力可以穿透書本」為理由
在學生預測正確的理由當中，依據的理由為「磁力可以穿透書本不會受到書 本的影響」的人數有3人（10％），雖然這些學生均沒有提到超距力的科學名詞，
但是這三位同學已經能將磁力為超距力的特性完整陳述出來，顯示這3個學生能 對此實驗提出完整且合適的理由，且符合該實驗的科學解釋。節錄其訪談內容如 下：
S03：因為磁鐵還是可以穿透書本不會受到書本的影響。
T:你從那邊察覺到磁鐵有這種特性呢？
S03：因為兩個強力磁鐵可以把書本夾住。
S13：我覺得能量會透過書。
S13：我覺得能量會透過書。